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0、引言
經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,離不開(kāi)工業(yè)的發(fā)展,近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,數(shù)控加工技術(shù)的有力推動(dòng)有著必不可少的因素。現(xiàn)如今各行各業(yè)只要涉及到機(jī)械加工的企業(yè)都離不開(kāi)數(shù)控的身影,而數(shù)控機(jī)床的普及,也讓加工生產(chǎn)變得更加經(jīng)濟(jì)和效率,讓加工產(chǎn)品的精度也在不斷地提高。數(shù)控機(jī)床的種類很多,一般按照工藝的形式可分為:數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控磨床、數(shù)控鉆床、數(shù)控線切割機(jī)床等。在這我們就不一一贅述了。本文只針對(duì)數(shù)控銑床中的螺旋銑削進(jìn)行深入度探討和研究。
1、數(shù)控銑削加工及螺旋銑削
數(shù)控銑床是一種可以進(jìn)行產(chǎn)品外形加工的一種加工形式,他可以加工多種復(fù)雜樣式的產(chǎn)品,能夠完成別的數(shù)控機(jī)床不能完成的大部分工作。它通過(guò)電腦計(jì)算機(jī)編程與機(jī)床自身的操作系統(tǒng)一道,來(lái)完成的很多復(fù)雜的操作。
在加工過(guò)程中,首先要將準(zhǔn)備加工零件的毛坯件進(jìn)行在工作臺(tái)上的固定,然后選擇合適的銑刀,安裝就位后,通過(guò)程序預(yù)先設(shè)計(jì)好的編程程序,對(duì)零件進(jìn)行加工。數(shù)控銑床一般加工產(chǎn)品上的曲線輪廓、直線、圓弧??住⒙菁y以及螺旋曲線,尤其是一些人工所不能加工的需要設(shè)備輔助加工的數(shù)學(xué)表達(dá)式給出的非圓曲線、列表曲線、空間曲面等。這些工件看似形狀簡(jiǎn)單,實(shí)則尺寸繁瑣,難以測(cè)量和觀察,有些孔和平面要求的加工尺寸和精度而且還要求很高,這
些數(shù)控銑床都能很好的完成。
在數(shù)控銑削過(guò)程中,就不得不說(shuō)螺旋銑削,它是數(shù)控銑削加工過(guò)程中一項(xiàng)重要的加工方式,螺旋銑削的加工軌跡就像彈簧,在加工過(guò)程中刀具按照編程設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行螺旋的進(jìn)給,對(duì)加工工件進(jìn)行逐步的切削,已達(dá)到預(yù)期的尺寸。對(duì)于螺旋銑削,刀具的選擇很重要,一般來(lái)說(shuō)根據(jù)工件的加工銑削尺寸及螺旋半徑選擇大于刀具直徑的40%到 60%,當(dāng)然也要看刀具的中心有多大的位置沒(méi)有切削刃,這對(duì)于刀具的切割壽命有很大影響,Z 軸也就是進(jìn)刀尺寸的給定取正常切削的 20%左右,這也要看材料和實(shí)際加工確定,一般來(lái)說(shuō)螺旋銑削加工在下刀的時(shí)候和走孔的時(shí)候用的情況比較多,不過(guò)加工鋼件的時(shí)候能不用就不用了,因?yàn)閷?duì)刀磨損太快,嚴(yán)重影響刀具的壽命。
在數(shù)控銑削加工過(guò)程中,通過(guò)螺旋銑削的應(yīng)用,從而提高了設(shè)備加工使用的優(yōu)化,能夠跟好的滿足加工生產(chǎn)的要求,而且在刀具的使用上,發(fā)揮出跟大的價(jià)值。分析研究螺旋銑削的加工工藝技術(shù),合理的運(yùn)用螺旋洗對(duì)輪廓、孔、螺紋等進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,研究出一套適合的加工工藝。為數(shù)控技術(shù)發(fā)展,做更深層次的研究。
2、數(shù)控銑中螺旋銑削的的應(yīng)用
2.1 螺旋銑削對(duì)工件外形輪廓銑削的作用
在數(shù)控銑床中,輪廓銑削一直是一項(xiàng)主要的銑削目的,在以往傳統(tǒng)的平面加工過(guò)程中,機(jī)械加工的工作效率不是很高,而銑削加工大大改善了這個(gè)問(wèn)題,但在銑削過(guò)程中,有一個(gè)重要的問(wèn)題,那就是刀具在加工中,一般來(lái)說(shuō)是旋轉(zhuǎn)的刀具相對(duì)于靜止的工件進(jìn)行加工,當(dāng)銑刀在切削過(guò)程中,如果刀具在高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下,直接垂直切削工件時(shí),在進(jìn)刀的過(guò)程中,會(huì)對(duì)工件帶來(lái)一個(gè)直接的沖擊力,這樣的切削方式,會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生一定的損傷,而且直進(jìn)的加工方式對(duì)于刀具和機(jī)床的損傷也是不可忽視,長(zhǎng)此以往,刀具的使用壽命會(huì)急劇降低,對(duì)機(jī)床的加工精度也會(huì)產(chǎn)生影響。為了減少這樣的情況的發(fā)生,螺旋銑削的出現(xiàn)也就得到了數(shù)控銑床的的大量應(yīng)用。螺旋銑削的應(yīng)用大大改善了銑刀在銑削過(guò)程中所造成的干涉問(wèn)題。優(yōu)化了切削路徑,切削的過(guò)程刀具進(jìn)刀形式是一種沿著工件輪廓螺旋進(jìn)給的一種方式進(jìn)刀,螺旋進(jìn)刀時(shí)刀具以螺旋線的方式運(yùn)動(dòng),以此來(lái)避開(kāi)刀具中心無(wú)切削力的的問(wèn)題,它靠銑刀的側(cè)刃逐漸向下切削從而實(shí)現(xiàn)向下進(jìn)刀,這樣的進(jìn)刀路徑,大大減少了刀具和工件的直接沖擊,也讓加工的效率和加工的精度得到了提高。
螺旋進(jìn)刀的關(guān)鍵是選擇刀具的直徑,切削最大螺旋半徑、最小螺旋半徑、螺旋進(jìn)到角度。刀具的種類很多,外形尺寸也很多,根據(jù)具體的加工零件、加工材料、加工尺寸、加工外形選擇合適的加工刀具,一般有面銑刀、立銑刀、模具銑刀等。最大螺旋半徑和最小螺旋半徑是一個(gè)相對(duì)的概念,根據(jù)銑削工件形狀尺寸,確定最大螺旋半徑是為了更快更效率的切削工件,螺旋半徑過(guò)大會(huì)影響切削時(shí)工件邊角的切削精度,可能會(huì)出現(xiàn)過(guò)切或者少切的情況。最小螺旋半徑是為了防止進(jìn)刀時(shí)頂?shù)兜模钚÷菪霃讲荒苄∮诘毒咧行臒o(wú)切削力部分的半徑,防止切削受力過(guò)大。進(jìn)刀角度的確定也是一個(gè)很重要的因素,進(jìn)刀角度過(guò)大會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的端刃切削力,角度過(guò)小側(cè)螺旋圈數(shù)又偏多,切削量偏少,切削時(shí)間過(guò)長(zhǎng),影響效率。所以切削角度的確定還需要根據(jù)實(shí)際情況,在不影響刀具使用壽命的情況下,經(jīng)量增大切削角度,一般選擇 5-15 度之間。
2.2 螺旋銑削對(duì)工件螺紋加工的應(yīng)用
說(shuō)到螺紋加工,因?yàn)槁菁y標(biāo)準(zhǔn)化的確定,所以在傳統(tǒng)的螺紋加工中大多數(shù)情況下都是用標(biāo)準(zhǔn)的刀具對(duì)工件進(jìn)行相對(duì)的旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)。以此來(lái)完成螺紋的加工生產(chǎn),此種形式生產(chǎn)的螺紋形狀基本能夠達(dá)到使用要求,但是如果螺紋精度要求提高以后,這種傳統(tǒng)的螺紋生產(chǎn)加工方法對(duì)操作工的技術(shù)要求,以及對(duì)設(shè)備精度的要求都要有明顯的提高,這對(duì)于生產(chǎn)效益的影響還是提出了很高的要求。而且在螺紋加工中如果出現(xiàn)一些非標(biāo)準(zhǔn)的螺紋形式,這對(duì)傳統(tǒng)的車床就是一項(xiàng)很大的挑戰(zhàn)。而對(duì)于應(yīng)用了數(shù)控銑床的螺旋銑削來(lái)說(shuō),這些問(wèn)題都可以迎刃而解,螺紋銑削加工現(xiàn)對(duì)于傳統(tǒng)的螺紋加工,其加工的工件精度更改更高,加工的廢品率更低,而且加工效率也比傳統(tǒng)加工有著明顯優(yōu)勢(shì)。
如圖 1 所示在螺紋結(jié)構(gòu)形狀以及螺紋旋向方面也不受傳統(tǒng)的限制,有時(shí)可以利用一把螺紋銑削刀具完成多種形式的螺紋加工。在傳統(tǒng)的螺紋加工中,螺紋加工件必須有過(guò)渡段或者退刀槽的形式才能加工情況,在數(shù)控銑床中都可以很容易的減少此類工藝步序,直接加工螺紋,這樣的好處是減少了應(yīng)力集中。而且螺紋銑刀加工的螺紋工件耐用度也有很大的提高,是一般絲錐板牙加工的螺紋的數(shù)十倍之多。數(shù)控螺紋銑削加工的優(yōu)勢(shì)過(guò)于明顯,所以現(xiàn)如今對(duì)于很多要求較高的工件螺紋式生產(chǎn)中銑削工藝得到極大的應(yīng)用。
2.3 螺旋銑削對(duì)工件孔加工的應(yīng)用
螺旋銑削在鉆孔來(lái)說(shuō),有著高效的加工能力,一般螺旋銑削鉆孔需要三軸同時(shí)運(yùn)動(dòng),X 軸、Y 軸平面運(yùn)動(dòng),Z 軸做垂直旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),刀具圍繞工件孔中心線做螺旋運(yùn)動(dòng)。這樣的好處是增大了銑削面積,切削更加快速,擴(kuò)大了鉆孔尺寸,而且銑削出的孔表面光滑,加工精度高,減少了一般鉆孔后精鏜表面的工序,他的性能均超出麻花鉆、扁鉆、火焰切割、穿孔等技術(shù)。采用螺旋銑削,不論是在任何情況下,加工刀具與加工工件之前都只有很小的接觸面積,所以需要的切削力相對(duì)于其他鉆孔工藝也小得多,而且螺旋銑削增加了材料切屑的排出空間,減少了碎屑和刀具以及孔壁的摩擦。而且空的尺寸是由數(shù)控編程程序來(lái)確定加工的,所以孔的加工對(duì)于受刀具的選擇減少,從而降低了鉆頭的儲(chǔ)存要求。
鑒于數(shù)控銑刀的螺旋切削刃的幾何形狀的特點(diǎn),銑刀可以切削出筆直的側(cè)壁和一個(gè) 90 度角度的底部,這相對(duì)傳統(tǒng)的鉆孔工具,是不能夠做到的。對(duì)于一些大型模具加工的廠家,在加工大型加工件時(shí),機(jī)床之間的工件移動(dòng)也是要消耗很多時(shí)間的,在一些大型工件造打孔后需要對(duì)孔進(jìn)行精鏜,而這些工序可以在數(shù)控銑床上一次性完成。
不過(guò)在螺旋銑削孔加工中,冷卻方式也體現(xiàn)的至關(guān)重要,因?yàn)樵阢娤鬟^(guò)程中,刀具在完成切削過(guò)程之前是沒(méi)有抬刀動(dòng)作的,所以切削產(chǎn)生的鐵屑如果不能及時(shí)的叢孔中排出,就會(huì)對(duì)孔表面造成劃傷,而且切削和刀具的摩擦也會(huì)使刀具產(chǎn)生高溫,這會(huì)影響刀具的使用壽命,更有甚者會(huì)出現(xiàn)崩刀的可能。在孔加工過(guò)程中因?yàn)槭敲翱谞顟B(tài),故不能使用液冷,應(yīng)該優(yōu)先使用高壓氣體進(jìn)行冷卻,這樣能夠讓鐵屑及時(shí)排除,而且也對(duì)刀具起到了冷卻的作用。以上闡述都體現(xiàn)出螺旋銑削孔加工在加工產(chǎn)品中的優(yōu)勢(shì),現(xiàn)如今,一些大型鍛造廠都采用了螺旋銑削來(lái)進(jìn)行打孔加工,這極大提高了生產(chǎn)的工作效率,而且加工精度也得到了極大的提高。
3、螺旋銑削在數(shù)控銑加工中的優(yōu)化發(fā)展
螺旋銑削的應(yīng)用讓數(shù)控銑削變得越來(lái)越不可或缺,它能夠代替很多的傳統(tǒng)的加工工藝來(lái)更好地完成加工工件的生產(chǎn)。而為了讓螺旋銑削能夠更好地服務(wù)于實(shí)踐生活,我們還需要不斷地加強(qiáng)學(xué)習(xí)探索和改進(jìn)。
3.1 選擇合適的切削方式
在很多銑削方式中,螺旋銑削能夠更好地完成加工生產(chǎn),但是在社會(huì)不斷進(jìn)步發(fā)展的過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)很多不同形狀各異的加工零件,這對(duì)于數(shù)控加工是一個(gè)挑戰(zhàn),在日常加工中,我們要不斷摸索螺旋銑削中不同刀具選擇對(duì)不同材質(zhì)的工件切削過(guò)程,還有各種不同工況下,如何合理選擇刀具,進(jìn)給參數(shù),程序的改進(jìn),已達(dá)到用最經(jīng)濟(jì)的方式更好地完成工件的加工。
3.2 對(duì)數(shù)控加工螺旋銑削技術(shù)人員的要求
螺旋銑削加工在不斷應(yīng)用和摸索過(guò)程中,對(duì)于數(shù)控機(jī)床的操作人員以及技術(shù)人員,都要學(xué)會(huì)善于總結(jié),善于發(fā)現(xiàn),善于嘗試。而且公司也要定期對(duì)員工進(jìn)行同行業(yè)先進(jìn)技術(shù)的專業(yè)的培訓(xùn),只有員工能夠充分掌握螺旋銑削的加工方法,讓數(shù)控機(jī)床能夠充分地得到利用,以促進(jìn)公司乃至行業(yè)更好的發(fā)展。
4、結(jié)論
在目前的數(shù)控銑削過(guò)程中,螺旋銑削得到極大的發(fā)展,我們要充分利用好螺旋銑削這一加工方法。在未來(lái)的數(shù)控技術(shù)發(fā)展的道路中,我們要不斷探索,積極創(chuàng)新,努力提升自己的專業(yè)技術(shù)水平,為行業(yè)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。